JP2001256640A

JP2001256640A - 磁気記録媒体及び磁気記録装置

Info

Publication number: JP2001256640A
Application number: JP2000070187A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Takeuchi; 輝明竹内; Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Nobuyuki Inaba; 信幸稲葉; Koichiro Wakabayashi; 康一郎若林; Atsumi Watabe; 篤美渡部
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低ノイズの高密度磁気記録用の垂直磁気記録
媒体及び磁気記録装置を提供する。【解決手段】磁気記録媒体１００は基板１と垂直磁化
を有する磁性層４との間に下地層３を備える。下地層３
は正六角形状の結晶粒子がハニカム状に配列した構造を
有する。かかる下地層３を磁性層４の下地として備える
ことにより磁性層４の粒子径は微細化し、粒子径のばら
つきが少なくなる。これにより磁気記録媒体からのノイ
ズが低減されるとともに高密度磁気記録が可能になる。
更に、面内磁化層２を設けることにより磁性層４からの
漏洩磁界が増大し、再生信号が大きくなる。かかる磁気
記録媒体は高Ｓ／Ｎで情報を再生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気により情報が
記録される磁気記録媒体及びそれを備える磁気記録装置
に関し、更に詳細には、高密度磁気記録に適する垂直磁
気記録媒体及びそれを備える磁気記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報ネットワークの進展及びマルチメデ
ィアの普及に伴い、これを支える主要な情報記録装置で
ある磁気ディスク装置においては、小型化、低価格化及
び大容量化が重要な課題となっている。

【０００３】現在実用化されている磁気ディスク装置は
面内磁気記録方式を採用している。すなわち、ディスク
面に対して平行な方向に磁化容易軸を有する磁性層を記
録層として備えた磁気記録媒体（以下、面内磁気記録媒
体と称する）を用い、面内磁化を有する磁区を記録層に
形成して記録を行う記録方式である。ところが、かかる
面内磁気記録方式においては、磁気記録媒体の記録層の
膜厚を厚くすると、磁化方向の異なる磁区同士の境界か
ら生じる磁界が微小磁区の形成を阻害するために高密度
記録が困難となる。それゆえ、記録密度を向上させるた
めには記録層の膜厚を薄くすることが必要であった。し
かし、記録層が非常に薄くなると、室温においても記録
磁区の熱揺らぎが発生し、時間の経過に伴って記録磁区
の磁化が減少してしまう。その結果、かかる記録磁区を
再生したときに再生出力が低下するという問題が生じ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような面内磁気記
録方式における問題を解決する技術として、垂直磁気記
録方式が注目されている。垂直磁気記録方式では、磁化
容易方向がディスク面に対して垂直な方向の磁性層を記
録層として備える磁気記録媒体（以下、垂直磁気記録媒
体と称する）を用いる。かかる垂直磁気記録において
は、磁化方向の異なる磁区の境界から生じる磁界が微小
磁区の形成を阻害するという、上述した面内磁気記録に
おける問題がないので、磁気記録媒体の磁性層の膜厚を
厚くすることができる。このため、垂直磁気記録媒体
は、高密度記録のために微小化された記録磁区を磁性層
に形成することができ、面内磁気記録媒体に比べて熱揺
らぎに強い。

【０００５】かかる垂直磁気記録媒体においては、面内
磁気記録媒体の面内磁化の磁性層を単純に垂直磁化の磁
性層に変更して、磁性層（記録層）を１層のみ備える単
層タイプの垂直磁気記録媒体が検討されていた。単層タ
イプの垂直磁気記録媒体は、構造が単純であるものの、
面内磁気記録媒体に比べて媒体から発生する漏洩磁界が
小さく、再生出力が小さいという問題があった。

【０００６】かかる問題を解決するために、基板と磁性
層との間に面内磁化層を形成した２層タイプの垂直磁気
記録媒体が提案されている。この２層タイプの垂直磁気
記録媒体では、磁性層の基板側において生じる磁束が面
内磁化層を通ることによって磁路が形成されるために、
磁性層の基板反対側において生じている漏洩磁界が増大
する。それゆえ再生用ヘッドを用いて磁性層からの漏洩
磁界を検出すると再生出力が大きくなる。

【０００７】しかしながら、２層タイプの垂直磁気記録
媒体では、ノイズの原因である磁性層の磁化反転領域の
乱雑な磁区からの磁束も面内磁化層を通過する。それゆ
え、２層タイプの垂直磁気記録媒体では再生信号のみな
らずノイズも増大されてしまう。その結果、信号対ノイ
ズ比（Ｓ／Ｎ）は単層タイプの垂直磁気記録媒体と同等
になっていた。したがって、２層タイプの垂直磁気記録
媒体においては、Ｓ／Ｎの観点からするとノイズを減少
させることが必要であった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであり、本発明の目的は、ノイズを
低減し、高Ｓ／Ｎで情報を再生することが可能な垂直磁
気記録媒体を提供することにある。

【０００９】本発明の別の目的は、４０ギガビット／平
方インチ（約６．２０ギガビット／平方センチメート
ル）以上の高密度磁気記録を可能とする磁気記録再生装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、基板上に、該基板の表面に対して垂直な方向に磁
化容易方向を有する磁性層を備え、該磁性層に情報が記
録される磁気記録媒体において、上記基板と磁性層との
間に下地層を備え、該下地層は、酸化コバルト、酸化ク
ロム、酸化鉄及び酸化ニッケルからなる群から選ばれた
少なくとも一種の酸化物から構成される結晶粒子と、当
該結晶粒子を取り囲む酸化ケイ素、酸化アルミニウム、
酸化チタン、酸化タンタル及び酸化亜鉛からなる群より
選ばれた少なくとも１種の酸化物を含む結晶粒界部とか
ら構成されることを特徴とする磁気記録媒体が提供され
る。

【００１１】本発明の磁気記録媒体は、基板と情報が記
録される磁性層（記録層）との間に、下地層として、酸
化コバルト、酸化クロム、酸化鉄及び酸化ニッケルから
なる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物から構成さ
れる結晶粒子と、当該結晶粒子を取り囲む酸化ケイ素、
酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル及び酸化
亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも１種の酸化物を
含む結晶粒界部とから構成される層を備える。かかる材
料から形成される下地層は、磁性層を構成する材料の結
晶粒子径及びその分布を自在に制御することができるの
で、磁気記録媒体から発生するノイズを低減することが
できる。以下に、その理由を説明する。

【００１２】まず、磁気記録媒体のノイズの原因につい
て説明する。一般に、磁気記録媒体から発生するノイズ
には、記録密度によらない直流消磁後においても発生す
る成分と、記録密度の上昇に伴い増加する成分とが存在
する。垂直磁気記録媒体では、直流消磁後においても発
生するノイズは、垂直磁化を有する磁性層の垂直磁気異
方性を強化して、垂直方向の磁化曲線の角型比を大きく
することにより減少することがわかってきた。そこで、
かかる方法により直流消磁後においても発生するノイズ
を低減した状態で、もう一方のノイズ成分である記録密
度の上昇に伴い増加する成分について調べたところ、そ
のノイズは主として磁化反転領域（隣接する記録磁区の
境界部）で生じていることがわかった。

【００１３】磁化反転領域において生じるノイズは、磁
性層を構成する材料の結晶粒子が大きいことに起因して
いる。すなわち、結晶粒子が大きくなると円盤状の記録
媒体の円周方向における磁化反転領域が減少し、図４の
平面図に示すように、磁化反転領域がジグザグになるた
めである。したがって、磁化反転領域において生じるノ
イズを低減するためには結晶粒子は小さいほうが望まし
い。しかしながら、結晶粒径が数ｎｍ程度にまで極めて
小さくなると、磁気記録媒体を長期間保存したときに、
結晶粒子が長期間反磁界を受けることになるために、熱
ゆらぎ減磁作用によって磁化が減少し、情報を再生した
ときに再生出力が減少してしまう。それゆえ、結晶粒径
には適度な大きさが必要であり、その分布も可能な限り
小さいことが望ましい。また、結晶粒子を小さくしても
結晶粒子間の磁気的相互作用が大きいと、磁気的には大
きな結晶粒子が存在する状態と同様の状態となる。それ
ゆえ、ノイズを低減するには、結晶粒子が磁気的に孤立
していることが望ましい。

【００１４】そこで、本発明では、かかる状態を実現す
るために、基板と磁性層との間に、酸化物から構成され
る結晶粒子と、当該結晶粒子を取り囲む結晶粒界部とか
ら構成される下地層を設けている。酸化物から構成され
る結晶粒子は、酸化コバルト、酸化クロム、酸化鉄及び
酸化ニッケルのうちの少なくとも一種から構成される。
結晶粒界部は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チ
タン、酸化タンタル及び酸化亜鉛のうちの少なくとも１
種の酸化物から構成される。かかる下地層は、基板上に
成膜するときの成膜条件に従って、析出する酸化コバル
ト、酸化クロム、酸化鉄または酸化ニッケルの結晶粒子
の大きさが一定になる。更に、それら結晶粒子は蜂の巣
（ハニカム）状に配列する。すなわち、析出するそれぞ
れの結晶粒子は、基板面に平行な面内では、正六角形の
形状を有し、下地層の基板面に垂直な断面では柱状の形
状を有する。そして、このような正六角柱をなす結晶粒
子が集合体となり、正六角柱が規則的に配列したハニカ
ム構造を形成している。

【００１５】かかる下地層の上に磁性層を形成すると、
形成された磁性層は、下地層の構造が反映されて下地層
と同様のハニカム構造が形成される。磁性層中の結晶粒
子は、下地層中の結晶粒子上から連続してエピタキシャ
ル成長するので、下地層のハニカム構造を適宜調整する
ことにより、その上に所望の粒子径及び結晶配向性の磁
性粒子を成長させることが可能となる。このように、下
地層は、磁性層の粒子径、粒子径分布及び結晶配向性を
制御する働きを備える。したがって、磁性層の結晶粒子
径を微細化することと、粒子径のばらつきをなくすこと
が可能になり、これらに起因する磁気記録媒体の熱揺ら
ぎやノイズを減少させることが可能となる。更に、磁性
層における磁化反転領域がジグザグパターンになること
が防止されるので、ノイズを低減することができる。下
地層の構造、配向性、結晶粒子径などを制御するには、
例えば、結晶粒子を形成する酸化物及び結晶粒界物質の
濃度（組成）や、結晶粒界部の材料、成膜条件などを適
宜好適に選択すればよい。

【００１６】本発明において、下地層の結晶粒子は（１
１１）方位に配向していることが望ましい。これは、か
かる方位に配向した下地層上に磁性層を形成すると、磁
性層を（００．１）方位に容易に配向させることができ
るからである。（００．１）方位に配向した磁性層は垂
直磁化を示す。

【００１７】本発明の磁気記録媒体において、磁性層
は、例えばＣｏを主体とし、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｎｂ、
Ｔｉ及びＳｉのうちの少なくとも２種類の元素を含有す
る合金から構成することが望ましく、かかる合金は強磁
性を示すことが望ましい。かかる合金は、飽和磁化が大
きいために漏れ磁界も大きく、得られる再生信号を増大
させることができる。

【００１８】本発明の磁気記録媒体は、下地層と磁性層
との間に、磁性層の配向性を強化するための制御層を備
えることが好ましい。制御層は、ＴｉまたはＴｉを主体
とする合金から構成することができる。かかる制御層を
設けることにより、磁性層に所望の磁化容易方向を与え
ることができるので、更に良好な特性が得られる。この
場合、制御層の結晶粒子の形状、寸法及び配置は、下地
層のそれらに従うので、制御層上に形成される磁性層も
下地層の結晶粒子の形状、寸法及び配置が継承される。

【００１９】また、本発明の磁気記録媒体は、基板と下
地層の間に面内磁化層を備えることが好ましい。面内磁
化層は非晶質の材料から構成されることが好ましく、か
かる材料としては、例えば、ＣｏＮｂＺｒ、ＦｅＣｏＺ
ｒＢ及びＦｅＣｏＳｉＢなどが好適である。面内磁化層
を構成する材料の磁気特性としては、磁束を十分に通す
ことが可能であるとともに、磁気ヘッドと磁気記録媒体
とによって形成される磁路によって外部磁界が増幅され
て記録層の記録状態が変化することを避けることが可能
であるような磁気特性であることが望ましく、例えば保
磁力が５（Ｏｅ）（約３９５Ａ／ｍ）であり、透磁率が
５００以上１００００以下であることが望ましい。

【００２０】本発明の第２の態様に従えば、本発明の第
１の態様に従う少なくとも一つの磁気記録媒体を備える
ことを特徴とする磁気記録装置が提供される。

【００２１】本発明の磁気記録装置は、本発明の磁気記
録媒体を装着しているので、画像や音声、コードデータ
などの情報を、低熱揺らぎ、低熱減磁、低ノイズで高密
度記録することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う磁気記録媒体
の実施例について説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。

【００２３】

【実施例１】図１に、本発明に従う磁気記録媒体の一具
体例を示す。磁気記録媒体１００は、基板１上に面内磁
化層２、下地層３、磁性層４、保護層５及び潤滑剤層６
をこの順で有する。この磁気記録媒体１００の製造方法
について、適宜成膜した層の組成や構造を分析しながら
説明する。

【００２４】（１）面内磁化層の形成直径２．５ｉｎｃｈ（６．３５ｃｍ）のガラス基板１上
に、面内磁化層２として非晶質構造を有するＣｏＮｂＺ
ｒ層を膜厚１００ｎｍにて成膜した。面内磁化層２の成
膜には、ＤＣスパッタ法を用い、スパッタ時に基板１の
加熱は行なわなかった。ターゲットにはＣｏＮｂＺｒ合
金を用い、放電ガスにはＡｒガスを用いた。

【００２５】（２）下地層の形成次いで、面内磁化層２上に、下地層３としてＣｏＯ−Ｓ
ｉＯ_２層をマイクロ波（２．９８ＧＨｚ）を用いた反応
性ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法
により形成した。ターゲットにはＣｏ−Ｓｉ合金を用
い、放電ガスにはＡｒ−Ｏ_２混合ガスを用いた。スパッ
タ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰ
ａ）、投入マイクロ波電力は１ｋＷであった。また、マ
イクロ波により励起されたプラズマをターゲット方向
に、同時に叩き出されたスパッタ粒子を基板方向に引き
込むために、５００ＷのＲＦバイアス電圧をターゲット
と基板の間に印加した。こうして、下地層３としてのＣ
ｏＯ−ＳｉＯ_２膜を２０ｎｍの膜厚にて形成した。

【００２６】（３）下地層の組成分析、ＴＥＭによる観
察、μ−ＥＤＸ分析及び格子像観察ここで、下地層３であるＣｏＯ−ＳｉＯ_２層の組成を分
析した。分析の結果、ＣｏＯとＳｉＯ_２が２：１の割合
（モル比）であることが分かった。

【００２７】次いで、下地層３の表面をＴＥＭにより明
視野で観察した。その観察像の概略図を図２に示す。図
２に示すように、下地層３は、対辺の距離が１０ｎｍの
正六角形の結晶粒子１２（磁性粒子）が均一な幅の結晶
粒界部１４を隔ててハニカム（蜂の巣）状に規則的に配
列したハニカム構造を有していた。

【００２８】つぎに、下地層３について、極微小領域の
エネルギー分散型Ｘ線分析（μ−ＥＤＸ分析）を行なっ
た。その結果、結晶粒子はコバルトの酸化物で、結晶粒
界に存在している物質は酸化ケイ素であった。結晶粒子
間の距離（結晶粒界部の幅）は、０．５〜１．０ｎｍで
あった。この結晶粒子間の距離は、ターゲットの組成
（ＣｏとＳｉの比、あるいはＣｏＯとＳｉＯ_２の比な
ど）を変化させることにより所望の値を容易かつ任意に
選択することができる。例えば、成膜時にＳｉＯ_２濃度
を高くすると、結晶粒子間の距離は長くなる。しかし、
ＳｉＯ_２が多量に存在すると酸化コバルトの析出成長が
抑制されると推察されるため、結晶粒子間の距離は２ｎ
ｍを上限とすることが望ましい。ただし、この上限は、
基板温度を上げるなど成膜プロセスを最適化することに
より、ある程度変化させることができる。

【００２９】この下地層３の構造を更に詳しく調べるた
めに格子像観察を行った。観察の結果、コバルト酸化物
は結晶質であり、酸化ケイ素は非晶質であることが確認
された。結晶質部分の格子定数は、成膜条件、さらに
は、ＣｏＯにイオン半径の異なる金属（例えば、クロ
ム、鉄、あるいはニッケルなど）又は、これらの酸化物
を添加することでも制御できる。

【００３０】更に、下地層３の断面をＴＥＭにより観察
したところ、基板表面に対して垂直な面においては柱状
の組織が観察された。ＣｏＯである結晶粒子の示す柱状
構造は、途中で結晶粒子径が変化することなく一定の粒
子径を保って上方に成長していることを示していた。こ
れは、基板面に平行な下地層の面内において、サイズの
揃った六角柱状の結晶粒子が、ハニカム状に規則的に配
列していることを示している。

【００３１】また、前述の下地層表面のＴＥＭによる観
察結果から、結晶粒子径（正六角形の対辺の距離）、結
晶粒子径分布、及び１つの結晶粒子の周囲を取り囲んで
いる結晶粒子数（以下、配位粒子数と称する）を解析し
た。結晶粒子径は、ランダムに選択した一辺が２００ｎ
ｍの正方形の領域に存在する粒子の平均の粒子径とし
た。その結果、平均粒径は１０ｎｍであった。また、粒
子径分布は正規分布をしており、標準偏差（σ）は０．
５ｎｍであった。配位粒子数については、５００個の結
晶粒子を対象として調べたところ、平均６．０１個であ
った。これは、結晶粒子の粒子径のばらつきが少なく、
基板面に平行な面内で結晶粒子の正六角形がハニカム状
に極めて規則的に配列していることを示している。ハニ
カム構造の規則性を反映する配位粒子数は、結晶粒子間
隔に依存して変化する。例えば、結晶粒子間に存在する
ＳｉＯ_２の濃度を低くすると、結晶粒子同士が接近して
粒子間隔は狭くなり、同時に粒子形状に乱れが生じるこ
とがわかった。また、ＳｉＯ _２濃度を低下させると、配
位粒子数も７個の場合があったり、４〜５個の場合もあ
り、配位粒子数のばらつきも大きくなる。その上、二次
元の配列に乱れが生じ、ハニカム構造が崩れる。以上の
ことから、結晶粒子間に存在するＳｉＯ_２は、構造に規
則性を持たせる重要な役割を有していることがわかっ
た。

【００３２】ここで、比較のために、下地層を構成する
ＣｏＯ−ＳｉＯ_２膜をＥＣＲスパッタ法以外の通常のマ
グネトロンスパッタ法により形成した。このマグネトロ
ンスパッタ法によるＣｏＯ−ＳｉＯ_２膜の構造をＴＥＭ
により解析したところ、平均粒子径は１０ｎｍであっ
た。粒子径分布は、正規分布をしているものの、標準偏
差σを求めると１．２ｎｍであり、粒子径のばらつきが
大きかった。また、５００個の結晶粒子から配位粒子数
を調べたところ平均で６．３０個であり、ハニカム構造
の規則性が低下していた。このことから、ＥＣＲスパッ
タ法を用いて下地層であるＣｏＯ−ＳｉＯ_２膜を形成す
ると、この膜の構造の規則性を大きく改善できることが
分かった。更に、下地層の構造をＸ線回折法により解析
したところ、ＣｏＯ結晶が（１１１）の方位に配向して
いることが分かった。

【００３３】（４）磁性層、保護層及び潤滑剤層の形成上記のように形成した下地層３上に、磁性層４として、
ＣｏＣｒＰｔ層をＤＣスパッタ法により膜厚１５ｎｍに
て形成した。ターゲットにはＣｏＣｒＰｔ合金を用い、
放電ガスにはＡｒを用いた。スパッタ時のガス圧は３ｍ
Ｔｏｒｒ（約３９９ｍＰａ）、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／
１５０ｍｍφであった。磁性層４の成膜中は、基板を３
００℃に加熱した。

【００３４】次いで、磁性層４上に保護層５として炭素
膜を膜厚５ｎｍにて成膜した。炭素膜の成膜にはマイク
ロ波を用いたＥＣＲスパッタ法を用いた。ターゲットに
はリング状の炭素を用い、スパッタガスにはＡｒを用い
た。スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．
９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力は１ｋＷであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマをターゲット
方向に、同時にプラズマにより叩き出されたターゲット
粒子を基板方向に引き込むために、５００ＶのＤＣバイ
アス電圧をターゲットと基板の間に印加した。なお、バ
イアス電圧としてＤＣ電圧に代えてＲＦ電圧を用いても
よい。

【００３５】最後に、保護層５上に、パーフルオロポリ
エーテルからなる潤滑剤層６を形成し、図１に示す構造
を有する磁気記録媒体１００を作製した。

【００３６】（５）磁性層のＴＥＭによる観察及びＸ線
回折法による解析上記製造工程において、磁性層４であるＣｏＣｒＰｔ膜
の形成後に、磁性層４の表面構造をＴＥＭにより観察し
た。観察の結果、磁性層４も、下地層３の構造を反映し
てハニカム構造を有していることが分かった。このＴＥ
Ｍによる平面観察から求めた結晶粒子の平均粒子径は１
０ｎｍであり、粒子径分布における標準偏差σは０．６
ｎｍであった。このように、磁性層４の磁性粒子は、微
細化され、かつ、粒子径のばらつきが小さく、下地層と
同一の形態であることが分かった。

【００３７】つぎに、磁性層４において、１つの結晶粒
子の周囲を取り囲んでいる結晶粒子数（配位粒子数）に
ついて５００個の結晶粒子を対象に調べたところ平均で
６．０１個であり、下地層３における配位粒子数とよく
一致していた。これは、六角形状の結晶粒子が下地層３
から連続して２次元的に規則的に配列していることを示
している。更に格子像観察により結晶粒子の粒界近傍の
構造を調べたところ、結晶粒子とその周囲の粒界部分と
では磁性層４の組織が異なっていた。特に、粒界部では
格子の乱れが観察され、結晶部分と異なる配向であるこ
とがわかった。上述の下地層３の組織観察の結果から、
格子の乱れた部分は下地層３の粒界部分に対応してい
た。

【００３８】また、磁性層４の断面構造をＴＥＭにより
観察した。観察の結果、下地層３と磁性層４との間には
格子のつながりが観察され、磁性層４は下地層３からエ
ピタキシャル成長していることがわかった。また、結晶
相と粒界相とでは、磁性層４の成長様式が異なり、異な
る金属組織を有していることがわかった。特に、下地層
３の結晶粒子からは磁性層４まで良好な柱状組織が成長
していた。一方、粒界相上の磁性層部分は明確な組織を
示していなかった。このことから粒界相上の磁性層部分
は多結晶体の集合体であり、非磁性的な挙動を示すと考
えられる。更に、磁性層４をＸ線回折により調べると、
磁性層４は（００．１）の方位に配向しており、ｃ軸が
膜面に対して垂直であることがわかった。これは磁性層
４が垂直磁化膜であることを示している。

【００３９】ところで、本実施例で用いた基板の材質や
寸法は例示にすぎず、任意の材質及び寸法のディスク基
板を用いても構わない。例えば、ＡｌやＡｌ合金などの
金属、更にはアモルファスポリオレフィンやポリカーボ
ネートなどの樹脂基板を用いてもよい。

【００４０】また、下地層３の形成においては、ターゲ
ットとしてＣｏ−Ｓｉ合金を用い、スパッタガスとして
Ａｒ−Ｏ_２混合ガスを用いたが、ＣｏＯとＳｉＯ_２を
２：１に混合して焼結した材料をターゲットに用い、純
アルゴンを放電ガスに用いてもよい。また、これら各元
素（化合物）を単体で焼結したものをターゲットに用
い、二元同時スパッタにより成膜しても同様の膜が得ら
れ、成膜法やターゲットの種類には依存しない。マイク
ロ波を用いたＥＣＲスパッタ法を用い、スパッタ粒子の
エネルギーを精密に制御することにより良好な結果が得
られ、この場合、膜厚を５ｎｍ程度に薄くしても、１０
０ｎｍ程度に厚くしても、得られる膜の表面及び断面の
組織や構造、粒子サイズ、粒子サイズ分布などに、膜厚
に依存した変化は見られなかった。しかも、ＥＣＲスパ
ッタ法を用いると、成膜初期において初期成長層なども
観察されなかった。膜厚が３ｎｍ以下の場合、成膜装置
の都合上、安定して作製することが困難であり、膜厚が
１００ｎｍ以上の場合は、成膜に時間がかかるので製造
効率が低下する。

【００４１】また、上記磁気記録媒体の製造工程におい
て、保護層形成の際にスパッタガスとしてＡｒを使用し
たが、窒素を含む混合ガスを用いてもよい。窒素を含む
混合ガスを用いると、スパッタされた炭素粒子が微細化
するとともに、得られる炭素膜が緻密化し、保護性能を
さらに向上させることができる。保護層の膜質は、この
ようなスパッタ条件に大きく依存しているので、スパッ
タ条件は絶対的なものではない。なお、本実施例におい
て保護層の成膜にＥＣＲスパッタを用いたのは、緻密で
且つピンホールフリーな膜が得られるからである。

【００４２】

【実施例２】本実施例では、本発明に従う磁気記録媒体
の別の具体例として図３に示すような積層構造を有する
磁気記録媒体２００を作製した。磁気記録媒体２００
は、実施例１の磁気記録媒体１００の下地層３と磁性層
４との間に、磁性層４の結晶配向を強化するための配向
制御層７を備えた構造を有する。かかる磁気記録媒体２
００の製造方法を以下に説明する。

【００４３】（１）磁気記録媒体の作製２．５”（６．３５ｃｍ）サイズのガラス基板１上に、
面内磁化層２として非晶質構造を有するＣｏＮｂＺｒを
膜厚１００ｎｍで成膜した。成膜にはＤＣスパッタ法を
用い、Ａｒガス圧を３ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力を１ｋ
Ｗ／１５０ｍｍφとしてスパッタした。スパッタの際に
基板の加熱は行なわなかった。

【００４４】次いで、面内磁化層２上に下地層３として
ＣｏＯ−ＳｉＯ_２膜をマイクロ波（２．９８ＧＨｚ）を
用いた反応性ＥＣＲスパッタ法により形成した。スパッ
タ条件は実施例１において下地層を形成したときと同じ
条件とした。

【００４５】つぎに、下地層３上に配向制御層７として
ＴｉＣｒ膜をＤＣスパッタ法により膜厚５ｎｍにて形成
した。ターゲットには、ＴｉＣｒ合金を用い、スパッタ
ガスにはＡｒを用いた。スパッタ時のガス圧は３ｍＴｏ
ｒｒ（約３９９ｍＰａ）、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５
０ｍｍφであった。配向制御層７をＸ線回折により解析
したところ、（００．１）の方位に配向していた。

【００４６】次いで、配向制御層７上に磁性層４として
ＣｏＣｒＰｔ層をＤＣスパッタ法により膜厚１５ｎｍに
て成膜した。成膜中、基板の温度を３００℃にし、スパ
ッタガスの圧力を３ｍＴｏｒｒ（約３９９ｍＰａ）、投
入ＤＣ電力を１ｋＷ／１５０ｍｍφにした。つぎに、磁
性層４上に、保護層５として炭素膜を膜厚５ｎｍにて成
膜した。成膜にはマイクロ波を用いたＥＣＲスパッタ法
を用いた。スパッタ時のガス圧を３ｍＴｏｒｒ（約３９
９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力を１ｋＷに設定した。
また、マイクロ波により励起されたプラズマをターゲッ
ト方向に、同時にプラズマにより叩き出されたターゲッ
ト粒子を基板方向に引き込むために、５００ＶのＤＣバ
イアス電圧をターゲットと基板の間に印加した。

【００４７】次いで、保護層５上にパーフルオロポリエ
ーテルからなる潤滑剤を膜厚２ｎｍにて塗布して潤滑剤
層６を形成した。こうして図３に示す積層構造を有する
磁気記録媒体２００を作製した。

【００４８】（２）磁性層のＴＥＭ観察磁気記録媒体２００の製造過程において、磁性層４の形
成後に、磁性層４の構造をＴＥＭ観察により調べた。Ｔ
ＥＭの観察によると、下地層３及び配向制御層７の組織
を反映して、磁性層４は蜂の巣（ハニカム）状の構造を
有していることがわかった。また、電子顕微鏡による平
面観察から粒子の平均粒径を調べたところ、平均粒径は
１０ｎｍであり、粒径分布は標準偏差：σで０．６ｎｍ
であった。このように、磁性層４の粒子は微細化されて
おり、粒径サイズの分布も小さく、下地層３と同一の形
態であった。

【００４９】つぎに、磁性層４において、１個の結晶粒
子の周囲を取り囲んでいる結晶粒子数（配位粒子数）に
ついて５００個の結晶粒子を対象に調べたところ平均
６．０１個であり、下地層３における配位粒子数とよく
一致していた。これは、粒径サイズの揃った六角形状の
結晶粒子が下地層３から連続して２次元的に規則的に配
列していることを示している。

【００５０】更に格子像観察により結晶粒子の粒界近傍
の構造を調べたところ、結晶粒子とその周囲の粒界部分
とでは磁性層４の組織が異なっていた。特に、粒界部で
は格子の乱れが観察され、結晶部分と異なる配向である
ことがわかった。実施例１の下地層３の組織観察の結果
と合わせて考えると、格子の乱れた部分は下地層３の粒
界部分に対応していると考えられる。

【００５１】また、磁性層４の断面構造をＴＥＭにより
観察した。観察の結果、下地層３と磁性層４との間には
格子のつながりが観察され、磁性層４は下地層３からエ
ピタキシャル成長していることがわかった。また、結晶
相と粒界相とでは、磁性層４の成長様式が異なり、異な
る金属組織を有していることがわかった。特に、下地層
３の結晶粒子は磁性層４まで連続して良好な柱状組織が
成長していた。一方、粒界相上の磁性層部分は明確な組
織を示していなかった。このことから粒界相上の磁性層
部分は多結晶体の集合体であり、非磁性的な挙動を示す
と考えられる。

【００５２】（３）磁性層のＸ線回折による解析更に、磁性層４をＸ線回折により調べたところ、磁性層
は（００．１）の方位に配向しており、ｃ軸が膜面に対
して垂直であることがわかった。これは、磁性層４が垂
直磁化膜であることを示している。また、Ｘ線回折強度
曲線を詳細に調べると、磁性層４の（００．２）反射の
半値幅は２°であった。配向制御層７であるＴｉＣｒ層
を設けない実施例１の磁気記録媒体１００の磁性層４と
比較すると、この半値幅の値は約１／２となっている。
この結果から、磁性層４の（００．１）方位への配向
が、配向制御層７であるＴｉＣｒ層により強化されたこ
とがわかる。

【００５３】（５）磁気記録媒体の磁気特性の測定次いで、この磁気記録媒体２００の磁気特性を測定し
た。測定の結果、膜面垂直方向における磁気特性は、保
磁力が３．１ｋＯｅ（約２４４．９ｋＡ／ｍ）、Ｉｓｖ
が２．５×１０^−１６ｅｍｕ、Ｍ−Ｈループにおけるヒ
ステリシスの角型比Ｓは０．９５であり、良好な磁気特
性を有していた。このように、角型比が大きいのは、下
地層の結晶粒界部を反映して磁性層の成長機構が異なっ
たために、磁性層の磁性結晶粒子間での磁気的相互作用
が低減されたためである。

【００５４】つぎに、前述の磁気記録媒体の製造工程と
同様の方法により複数枚の磁気記録媒体を作製し、それ
らを図５に示すような断面構造を有する磁気記録装置５
００に組み込んだ。図５に示すように、磁気記録装置５
００は、磁気ヘッド８２、サスペンション８３、アクチ
ュエータ８４、駆動回路８５、記録再生回路８６、位置
決め回路８７、インターフェース制御回路８８及び複数
の磁気記録媒体１００を備える。図５において、磁気ヘ
ッド８２は、記録用磁気ヘッド（不図示）及び再生用磁
気ヘッド（不図示）が一体化された磁気ヘッドである。
記録用ヘッドは、２．１Ｔの高飽和磁束密度を有する軟
磁性層を用いた薄膜磁気ヘッドであり、再生用磁気ヘッ
ドは、巨大磁気抵抗効果を有するデュアルスピンバルブ
型のＧＭＲ磁気ヘッドである。この一体型の磁気ヘッド
８２は、サスペンション８３により保持されており、サ
スペンション８３はアクチュエータ８４と駆動回路８５
とからなる磁気ヘッド駆動系により制御される。サスペ
ンション８３及び駆動回路８５は、位置決め回路８７に
接続されている。位置決め回路８７はインターフェース
制御回路８８に接続されており、インターフェース制御
回路８８は記録再生回路８６に接続されている。また、
記録再生回路８６はサスペンション８３を通って磁気ヘ
ッド８２に接続されている。かかる構成の磁気記録装置
５００において、複数の磁気記録媒体１００はスピンド
ル５２により同軸回転されており、磁気記録媒体１００
の回転時には、磁気ヘッド８２の底面と磁気記録媒体１
００の表面との距離が１５ｎｍになるように制御され
る。

【００５５】この磁気記録装置５００に組み込まれた磁
気記録媒体１００に４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．
２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）に相当する信号を記録してデ
ィスクのＳ／Ｎを評価したところ、３２ｄＢの再生出力
が得られた。また、実施例１で作製した磁気記録媒体に
ついても同様に、複数枚の磁気記録媒体を作製して図５
と同様の構造を有する磁気記録装置に組み込み、４０Ｇ
ｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）
に相当する信号を記録してディスクのＳ／Ｎを評価し
た。その結果、３０ｄＢのＳ／Ｎが得られた。また、こ
れらのディスクの欠陥レートを測定したところ、信号処
理を行わない場合の値で１×１０^−５以下であった。

【００５６】ここで、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）により磁
化反転単位を測定したところ、磁化反転単位は結晶粒子
２〜３個分程度であり、十分に小さいことがわかった。
磁化遷移領域に存在するジグザグパターンも従来の磁気
記録媒体よりも小さいことがわかった。また、熱ゆらぎ
や熱による減磁も発生していなかった。

【００５７】

【比較例】この例では、比較として、粒径制御用のＣｏ
Ｏ−ＳｉＯ_２下地層を設けない磁気記録媒体を製造し
た。かかる磁気記録媒体の製造方法を以下に説明する。

【００５８】まず、ガラス基板を用意し、ガラス基板上
に面内磁化を有するＣｏＮｂＺｒ層を膜厚１００ｎｍで
形成した後、ＣｏＮｂＺｒ層上に記録層としてＣｏＣｒ
Ｐｔ層を膜厚１５ｎｍにて直接形成した。次いで、Ｃｏ
ＣｒＰｔ層上に、保護層としての炭素膜を膜厚５ｎｍに
て、潤滑剤層を膜厚２ｎｍにて順次形成した。かかる磁
気記録媒体は、実施例１で作製した磁気記録媒体におい
て、粒径を制御するためのＣｏＯ−ＳｉＯ_２下地層を有
しない以外は、同様の構造を有する。基板上の各層の成
膜方法及び条件は、実施例１と同様である。

【００５９】こうして得られた磁気記録媒体に情報を記
録し、その情報を再生すると、ノイズが増大しており、
エラーレートも増大していた。

【００６０】以上、本発明の磁気記録媒体について実施
例１及び２により説明したが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。上記実施例１及び２の磁気記録媒体
では、基板上に面内磁化層が形成された積層構造にした
が、かかる積層構造に限定されるものではなく、例え
ば、図６に示すように、面内磁化層を設けないで基板１
上にＣｏＯ−ＳｉＯ_２から構成される下地層３を直接形
成し、その上にＣｏＣｒＰｔから構成される磁性層４を
形成した構造にすることも可能である。また、更に別の
構成として、例えば、図７に示すように、基板１上にＣ
ｏＯ−ＳｉＯ_２から構成される下地層３を直接形成し、
下地層３上に配向制御層７及び磁性層４を順に積層した
構造にしてもよい。このように基板上に面内磁化層を形
成しない構造の磁気記録媒体も、ノイズを低減すること
ができ、高Ｓ／Ｎで情報を再生することができる。

【００６１】上記実施例１及び２では、下地層の結晶粒
子を構成する材料として酸化コバルトＣｏＯを用いた
が、組成比の異なるＣｏ_３Ｏ_４でもよく、酸化クロム、
酸化鉄又は酸化ニッケルを用いてもＣｏＯ同様の正六角
形の規則的な結晶粒子が得られる。さらに、結晶粒界部
の物質として実施例１及び２ではＳｉＯ_２を用いたが、
これ以外に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タン
タルあるいは酸化亜鉛を用いてもＳｉＯ_２同様の結晶粒
子を均一に隔てる結晶粒界部が得られる。

【００６２】また、磁性層を構成する材料としてＣｏＣ
ｒＰｔを用いたが、Ｐｔの代わりにＰｄ、Ｔｂ、Ｇｄ、
Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、ＨｏまたはＥｕを用いてもよく、Ｃ
ｏＣｒＰｔに、例えばＴａ、Ｎｂ、Ｓｉ、ＢまたはＶな
どの元素を添加して４元系としてもよい。また、これら
の中から複数の元素を含んでもよいことは言うまでもな
い。

【００６３】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、基板と磁性層
との間に、正六角形の結晶粒子が均一な幅の結晶粒界部
を介して規則的に配列したハニカム構造を有する下地層
を備えるので、磁性層はかかる下地層の構造が反映さ
れ、結晶粒子径が微細化されるとともに粒径のばらつき
も低減される。また、磁性層は垂直磁化層であるので熱
ゆらぎに強く、更なる高密度記録化が実現できる。それ
ゆえ、本発明によれば、ノイズが低減された高密度記録
に好適な磁気記録媒体を提供することができる。更に、
基板と下地層との間に面内磁化層を形成することによ
り、磁性層からの漏洩磁界が増大されるので、ノイズを
低減しつつ信号のみを増大することができ、その結果、
高Ｓ／Ｎで情報を再生することが可能となる。

【００６４】また、本発明の磁気記録媒体を備える磁気
記録装置は、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇ
ｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を超える記録密度での記録が可能で
あるので、超高密度記録用の磁気記録装置として極めて
有望である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う磁気記録媒体の概略断面図であ
る。

【図２】本発明に従う磁気記録媒体の下地層の平面構造
を模式的に示す図である。

【図３】実施例２で作製した本発明に従う磁気記録媒体
の概略断面図である。

【図４】磁性層の磁化反転領域の様子を模式的に示す平
面図である。

【図５】本発明に従う磁気記録装置の概略構成図であ
る。

【図６】本発明に従う磁気記録媒体の別の具体例の概略
断面図である。

【図７】本発明に従う磁気記録媒体の更に別の具体例の
概略断面図である。

【符号の説明】

１基板２面内磁化層３下地層４磁性層５保護層６潤滑剤層７配向制御層１００、２００磁気記録媒体５００磁気記録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲葉信幸大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者若林康一郎大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者渡部篤美大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB09 CA01 CA05 CA06 DA08 5E049 AA01 AA04 AA09 AC05 BA06 DB04 DB12 DB14 DB18 DB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、該基板の表面に対して垂直な
方向に磁化容易方向を有する磁性層を備え、該磁性層に
情報が記録される磁気記録媒体において、上記基板と磁性層との間に下地層を備え、該下地層は、酸化コバルト、酸化クロム、酸化鉄及び酸
化ニッケルからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸
化物から構成される結晶粒子と、当該結晶粒子を取り囲
む酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タ
ンタル及び酸化亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも
１種の酸化物を含む結晶粒界部とから構成されることを
特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】上記結晶粒子は、基板表面に対して垂直
な面において柱状で、基板表面に対して平行な面におい
て六角形の形状を有し、且つ基板表面に平行な面内にお
いてハニカム状に配列していることを特徴とする請求項
１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】上記結晶粒子及び結晶粒界部が非磁性で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記
録媒体。
【請求項４】上記下地層の結晶粒子は（１１１）方位
に配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】更に、基板表面に対して平行な方向に磁
化容易方向を有する面内磁化層を上記基板と下地層との
間に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
項に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】上記下地層上に、上記磁性層の結晶配向
性を強化するための制御層を備えることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
【請求項７】上記制御層は、ＴｉまたはＴｉを主体と
する合金から構成されることを特徴とする請求項６に記
載の磁気記録媒体。
【請求項８】上記磁性層は、Ｃｏを主体とし、Ｃｒ、
Ｐｔ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ及びＳｉからなる群から選ばれ
た少なくとも２種類の元素を含有する合金から構成され
た強磁性層であることを特徴とする請求項１〜７のいず
れか一項に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】上記下地層は、上記磁性層の結晶粒子
径、結晶粒子径分布、結晶粒子間の磁気的相互作用及び
結晶粒子の配向性を制御するための層であることを特徴
とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁気記録媒
体。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載の
磁気記録媒体を備えることを特徴とする磁気記録装置。